3.拟靶向代谢组学分析服务

非靶向分析，事先对可能存在的化合物没有任何了解，理论上可以检测研究体系中的全部化合物。这样的方法专为大范围地发现重要化合物而发展。非靶向方法因其提供无偏性、高覆盖率的物质量测，可谓是代谢组/脂质组分析的首选方法。很显然，该方法在代谢组/脂质组的发现阶段是极其重要的，因为无需太多对研究对象的深度理解，丰富的质谱信息便可很好地表征整体的小分子特征。然而，非靶向代谢组学实验往往具有高度复杂性和有限的可重复性，线性范围有限，数据分析处理流程繁琐，定性极具挑战，且需要昂贵的维护费用等。

靶向分析，通常用于验证阶段，可用于目标代谢物的绝对定量。使用三重四极杆质谱(TQMS)进行多反应监测(MRM)，便可同时监测每种代谢物的特定母离子和产物离子，是靶向方法中最常用的技术，该方法则具有高灵敏度、高特异性和出色的定量能力。 TQMS在电离效率、扫描速率等特性方面的不断发展，可以同时分析数十到数百种代谢物。然而，靶向代谢组分析需要标准品，即感兴趣化合物纯的、经过充分表征的物质，以确定其被监测的MRM离子对。靶向代谢组用于确定和验证目标化合物的精确身份，用于化合物的绝对定量。

随着质谱技术的快速发展，使得能够在靶向质谱仪器上大规模量测化合物，具备建立更高灵敏度、更高特异性和更出色定量能力的非靶向方法的可能。拟靶向分析便是这样一种方法，通过动态MRM监测成百上千种代谢物，从HRMS非靶向代谢谱中获得丰富的代谢物信息，确保代谢组的高覆盖率，并动态MRM监测这些代谢物，获得高质量的可靠数据。拟靶向方法特别适用于大规模样本的分析，比如通过整合空白样本，并合并质控样本(QC)，校准后可用于早期发现肝细胞癌的大规模、多中心血清代谢物生物标志物鉴定研究[1，2]。

◆ 拟靶向分析的比较优势

非靶向代谢组或脂质组分析方法，通常采用超高效液相色谱-高分辨质谱（UHPLC/HRMS）联用技术，以大规模地发现重要小分子化合物。尽管这一方法能够无偏向性地分析代谢物或脂质，但这种非目标性的分析，导致其可重复性并不令人满意，且采集到数据后，需要非常繁琐复杂的数据处理。相对应地，基于三重四极杆质谱 (TQMS) 的靶向代谢组学，则具有高灵敏度、高特异性和出色的定量能力而成为靶向代谢组/脂质组分析的重要工具，但其往往只适用于已知化合物的分析，即该目标化合物已知，或者预期存在于被分析的样品之中，可分析的代谢物数量非常有限。

不难理解，上述二种方法，各具优缺点，且彼此间具有很强的互补性。

拟靶向代谢组或脂质组分析方法，则通过对不同分组的典型样本，如QC样本进行非靶向UHPLC/HRMS分析，提取大规模代谢物的离子对特征，进而在校正保留时间漂移的前提下，采用靶向TQMS监测目标离子对，从而融合非靶向和靶向代谢组学分析的优势，很好地替代非靶向分析方法，在临床和植物等非常广泛的代谢组学研究与应用领域，具有广阔的应用前景，尤其针对大样本的分析。

由上可知，拟靶向分析借助二台不同性能的仪器，实现更高覆盖度与更高准确性的代谢组/脂质组分析。事实上，这也正良好地匹配了不同仪器，以及这些仪器的不同数据采集模式的性能与优势，如下表1-2所示。

表1，不同类型仪器质谱仪器的性能比较

表2，不同数据采集模式的性能比较

由上可知，拟靶向分析借助二台不同性能的仪器，实现更高覆盖度与更高准确性的代谢组/脂质组分析。上述三种方法的优缺点比较，详见表3。

表3，非靶向、靶向与拟靶向分析的优劣势比较

◆ 拟靶向分析的流程概述

拟靶向分析方法，主要分为二个步骤，如图1所示，图形左边是基于HRMS非靶向分析的离子对发现，而右边则是基于TQMS分析的高覆盖度动态MRM监测。关于拟靶向分析的详细流程和具体方法，可参考在权威期刊上发表的多篇方法学论文[3-7]。

参考文献

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2.Y. Zhao; Z. Hao; C. Zhao; J. Zhao; J. Zhang; Y. Li; L. Li; X. Huang; X. Lin; Z. Zeng，et al.，A Novel Strategy for Large-Scale Metabolomics Study by Calibrating Gross and Systematic Errors in Gas Chromatography-Mass Spectrometry. Anal Chem，2016. 88(4): 2234-42.

3.F. Zheng; X. Zhao; Z. Zeng; L. Wang; W. Lv; Q. Wang; G. Xu，Development of a plasma pseudotargeted metabolomics method based on ultra-high-performance liquid chromatography-mass spectrometry. Nat Protoc，2020. 15(8): 2519-2537.

4.W. Lv; L. Wang; Q. Xuan; X. Zhao; X. Liu; X. Shi; G. Xu，Pseudotargeted Method Based on Parallel Column Two-Dimensional Liquid Chromatography-Mass Spectrometry for Broad Coverage of Metabolome and Lipidome. Anal Chem，2020. 92(8): 6043-6050.

5.L. Wang; B. Su; Z. Zeng; C. Li; X. Zhao; W. Lv; Q. Xuan; Y. Ouyang; L. Zhou; P. Yin，et al.，Ion-Pair Selection Method for Pseudotargeted Metabolomics Based on SWATH MS Acquisition and Its Application in Differential Metabolite Discovery of Type 2 Diabetes. Anal Chem，2018. 90(19): 11401-11408.

6.P. Luo; W. Dai; P. Yin; Z. Zeng; H. Kong; L. Zhou; X. Wang; S. Chen; X. Lu; G. Xu，Multiple reaction monitoring-ion pair finder: a systematic approach to transform nontargeted mode to pseudotargeted mode for metabolomics study based on liquid chromatography-mass spectrometry. Anal Chem，2015. 87(10): 5050-5.

7.S. Chen; H. Kong; X. Lu; Y. Li; P. Yin; Z. Zeng; G. Xu，Pseudotargeted metabolomics method and its application in serum biomarker discovery for hepatocellular carcinoma based on ultra high-performance liquid chromatography/triple quadrupole mass spectrometry. Anal Chem，2013. 85(17): 8326-33.